加快“第三次医学革命”进程，生物材料未来光明——访东京工业大学名誉教授赤池敏宏

再生医学被誉为继药物治疗、手术治疗后的“第三次医学革命”。近年来，生物技术的快速发展和学科之间不断交叉融合渗透，不仅促进了再生医学的高速发展，同时也拓展了原有的再生医学体系，推动再生医学进入发展新阶段。

再生医学是通过激活机体内源性干细胞，或植入外源干细胞、干细胞衍生细胞、功能组织及器官等，来修复、替代和增强人体内受损、病变或有缺陷的组织和器官，实现疾病治疗。再生医学的发展为一系列重大慢性疾病的治愈带来希望，同时也为器官移植中缺乏器官来源的问题找到潜在解决方案。再生医学巨大的发展潜力使其成为世界各国竞相布局的战略高地，中国、美国、日本以及英国等国家通过一系列综合性或专项规划进行全面布局。近日，仪器信息网专访了日本著名细胞工程学家、东京工业大学名誉教授赤池敏宏（Akaike Toshihiro），就再生医学领域的关键技术、重大成果、学科融合及中日学术交流等话题进行了深入交流。

采访现场（左一：赤池敏宏 右一：関禎子客员研究员）

再生医学“种子“——诱导性多能干细胞

20世纪以来，再生医学一直是国际生物医学领域的研究热点，它为保障人类生命健康、改善人类生存质量和延长人类寿命发挥不可替代的作用。赤池敏宏教授认为“诱导性多能干细胞的出现为干细胞生物学领域和临床再生医学提供了新的研究方向。”2006年，山中伸弥教授（Shinya Yamanaka）研究小组通过将逆转录病毒介导的Oct-4,Sox2,Klf4及c-Myc四个基因转入鼠成纤维母细胞,将成体细胞重编程为具有多分化潜能的干细胞,并将该类干细胞命名为iPS细胞。不仅有望避免道德伦理争议，而且来源广泛，因此，山中伸弥教授获得了诺贝尔生理学或医学奖，该项研究成果也被赤池敏宏教授认为是再生医学领域的里程碑事件。

生物材料在再生医学领域的应用与创新具有划时代意义

当前，再生医疗领域中人工器官功能化研究、器官植入技术的开发和ES细胞、iPS细胞及各种干细胞大规模培养技术呈现迟滞状态。赤池敏宏教授早在20年前关注到具备细胞识别和功能调控的生物材料可用于培养细胞，大规模培养技术和细胞分化工程在未来再生医学的应用被众多学者寄予厚望。因此，赤池敏宏教授团队利用基因重组技术实现细胞间粘结分子、钙黏蛋白（E，N，VE等型）的细胞外域结构和抗体分子Fc尾部的嵌合化，成功制备出非穿膜蛋白依赖型矩阵基底（一种细胞吸附性材料），具备细胞识别和功能调控的功能。通过这种生物材料培养ES细胞、iPS细胞及各种干细胞，克服了细胞聚集，易感染病毒等难题，能够实现iPS细胞大规模培养，在再生医疗领域具有广阔的应用前景。此外，该生物材料甚至能够作为组织重建的工程材料，其未来在再生医疗中作为新型载体应用也十分值得期待。

在被问研究中用到的关键科学仪器有哪些时，赤池敏宏教授团队中関禎子研究员着重介绍了原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）的使用，AFM原理是通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。它的出现解决了生物材料研究中诸多难题，特别是在生物材料的医学应用领域发挥重要作用，不仅能得到分辨率极高的图像，还可以观察生物材料与样品之间的相互作用力，并且对生物材料表面的力学性能进行分析，甚至在分子尺度上对纳米生物材料进行加工。

赤池敏宏教授团队関禎子研究员利用原子力显微镜对生物材料进行表征分析

（文章作者：Teiko Shibata-Seki, Masato Nagaoka, Mitsuaki Goto, Eiry Kobatake, Toshihiro Akaike ）

（文章来源：DOI: 10.1038/s41598-020-72517-2; Scientific Reports volume 10,Article number:17044(2020)）

学科融合对再生医学的发展有巨大推动作用

学科融合对于再生医学具有巨大推动作用，这也已经成为再生医学甚至是科学发展的大趋势。再生医学领域的发展不仅涉及生命科学领域内的学科融合，化学、物理学、工程学等生命科学以外的学科，甚至是经济学、伦理学等社会科学，都会对再生医学领域的发展产生非常重要的影响。赤池敏宏教授表示“生物材料在再生医学的应用与创新需要医学、生物学和工程学等多个领域协同开展工作，需要召集不同学科的科研人员共同参与，建立知识和技术互补的跨学科攻关团队。采取这种模式有利于全方位推进领域的整体发展，同时也将有助于孕育重大突破。但目前在日本受到政府研究资金分配不均衡等原因影响，很难做到这一点”。为了克服上述难题，赤池敏宏教授积极同中国相关领域的专家、学者进行学术交流活动，同时认识到中国政府对生物材料及再生医学领域高度重视。赤池敏宏教授对中国发布《中国制造2025》政策十分认可，并表示希望自己的研究能够得到中国政府资金的支持。

构建跨国学术交流桥梁，加强中日科学合作

赤池敏宏教授与中国的关系源远流长，在中国具有丰富的科研经历，将中国视为自己的“第二故乡”。中国改革开放时期，赤池敏宏教授曾作为日本学者到访中国进行学术交流，同中国各领域的专家探讨合作，结识了一批中国友人，为今后友好的合作交流埋下了种子。2005年，他参与清华大学-东京工业大学研究生联合培养项目，作为指导教师，协调中日双方的留学生交换，培养了大量人才。此外，他还作为中国科学院长春应用化学研究所、哈尔滨医科大学和南开大学的客座教授，带领众多学生、学者，建立了“细胞识别性生物材料”研究小组，包含钙黏蛋白改性蛋白和糖链高分子两大研究方向。

赤池敏宏教授认为再生医学领域应加强各个国家之间的交流合作，尤其是日本与中国两国之间的交流，通过结交各国青年学者，吸纳更多的思想火花，才有助于攻克科研难题。中国的发展速度日新月异，科研水平正在迅速提高，再生医学领域涌现出一批杰出的专家学者，赤池敏宏教授希望日本更多的青年研究学者参与到中日科学交流中，这也是他非常愿意和重视与中国清华大学、南开大学等年轻学者交流的原因。

赤池敏宏教授是日本著名细胞工程学家、东京工业大学名誉教授，在Nature Material,JBC等国际著名刊物上共发表学术论文800余篇，申请发明专利45项。他坚信“生物材料的未来是光明的”，是医学、生命科学和材料科学的桥梁。他的研究工作以开发高品质ES细胞和iPS细胞的大规模培养技术为目标，在再生医疗领域取得国内外的广泛关注。赤池敏宏教授在中国具有丰富的科研经验，也在中国结交了很多知己，并培养了大量年轻学者和学生，将中国视为自己的“第二故乡”。

2022年7月20日，仪器信息网网络讲堂将再次携手日本分析仪器工业协会（Japan Analytical Instruments Manufacturers Association, JAIMA）共同组织在线科学家论坛“中日科学家论坛——之生命科学”。此次在线科技论坛有幸邀请到赤池敏宏教授，将围绕生命科学中的细胞工程、生物材料及其再生医学领域应用、创新细胞分析技术和生物基底材料表征技术等前瞻性领域进行探讨。

中日论坛将免费向听众开放，参会者足不出户就可以学习知识并和顶尖专家学者在线交流。报名参会请点击图片：

采访：刘立东

撰稿：赵依威